Instabilité gravitationnelle et formation de planètes dans V960 Mon
De nouvelles découvertes sur V960 Mon éclairent comment les planètes se forment grâce à l'instabilité gravitationnelle.
― 7 min lire
Table des matières
La formation des planètes, c'est un processus super complexe. Les scientifiques ont proposé deux grandes manières dont les planètes peuvent se former : l'accrétion de noyau et l’Instabilité gravitationnelle. L'accrétion de noyau, c’est quand des particules de poussière se collent ensemble et accumulent du gaz au fil du temps, tandis que l’instabilité gravitationnelle suggère que de grandes régions dans un disque de gaz et de poussière peuvent devenir instables et s'effondrer pour former des planètes.
Récemment, l’instabilité gravitationnelle a attiré l’attention parce qu'elle pourrait expliquer la formation des planètes dans des cas où l'accrétion de noyau a du mal. Il y a peu d’observations de disques se déchirant pour former des planètes, ce qui fait de l’instabilité gravitationnelle une explication qui tient la route pour la formation des planètes dans certaines conditions.
Le focus sur V960 Mon
V960 Mon est une jeune étoile qui a connu une augmentation dramatique de sa luminosité, appelée éruption. Cette éruption donne une chance unique d’étudier les conditions autour de ce genre d'étoiles. En utilisant des techniques d’imagerie avancées, les chercheurs ont observé V960 Mon et trouvé une grande structure lumineuse complexe autour d'elle, comprenant des bras spiraux.
Ces découvertes ont poussé les scientifiques à fouiller dans des données archivées collectées par l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). Ils ont découvert plusieurs taches brillantes le long des bras spiraux, indiquant de potentiels cumuls de matière. Ces cumuls suggèrent que l’instabilité gravitationnelle pourrait se produire sur une échelle pertinente pour la formation des planètes.
Observations de V960 Mon
Lors des observations de V960 Mon, les chercheurs ont utilisé un type d’imagerie appelé polarimétrie, qui leur permet de voir comment la lumière se disperse autour de l’étoile. Ils ont remarqué qu’il y a des structures en spirale s’étendant sur des milliers d’unités astronomiques, ce qui laisse entendre les processus en cours dans le disque entourant l’étoile.
Les motifs de lumière observés ont suggéré que ces spirales pourraient être le résultat de l’accumulation de poussière due à des effets gravitationnels. Les bras spiraux s’alignent avec des zones où des émissions brillantes ont été détectées, soutenant l’idée que ces structures forment activement des cumuls.
Lien entre observations et formation des planètes
La découverte de ces cumuls et leur alignement avec les structures spiralées autour de V960 Mon offre des aperçus clés sur la façon dont les planètes peuvent se former. Les cumuls observés dans les données suggèrent que l’instabilité gravitationnelle est à l'œuvre. Si ces cumuls sont faits de matériaux qui peuvent se regrouper en corps plus grands, alors ils pourraient contribuer à la formation de planètes.
Les chercheurs ont estimé que les masses de ces cumuls sont plusieurs fois celles de la Terre. Trouver de telles masses dans les bonnes régions indique que les conditions pourraient être favorables à la formation planétaire. L’étude de V960 Mon permet aux chercheurs de considérer les implications de ces découvertes pour notre compréhension de la manière dont les planètes apparaissent.
Le rôle de l’instabilité gravitationnelle
L’instabilité gravitationnelle dans les Disques protoplanétaires est un facteur essentiel dans ce contexte. Quand trop de matière s'accumule dans un endroit du disque, la gravité l’attire, conduisant à un effondrement. Ce phénomène peut créer diverses structures, comme des bras spiraux et des cumuls denses, comme vu dans V960 Mon.
Tout ce processus commence avec certaines conditions dans le disque, y compris la température et la densité de la matière. Quand ces conditions atteignent un certain seuil, des parties du disque peuvent ne plus pouvoir se maintenir, entraînant une fragmentation. Les modèles théoriques suggèrent que ces cas peuvent créer des caractéristiques similaires à celles que les chercheurs ont observées autour de V960 Mon.
L'importance des étoiles FU Orionis
Les étoiles FU Orionis, comme V960 Mon, sont des objets transitoires qui fournissent des indices importants sur les premières étapes de la formation des étoiles et des planètes. Elles passent par des éruptions qui augmentent significativement leur luminosité et changent l'environnement autour d'elles. Ces étoiles servent de laboratoires naturels pour les scientifiques afin d'étudier les processus menant à la formation des planètes.
Un des aspects significatifs des étoiles FU Orionis est leur capacité à illuminer la matière environnante. Quand l’étoile centrale devient soudainement plus brillante, elle chauffe le gaz et la poussière autour, rendant plus facile pour les chercheurs d'observer et d'analyser les structures présentes.
Structures spiralées dans les disques protoplanétaires
Les structures spiralées observées dans les disques protoplanétaires ne sont pas uniques à V960 Mon. Beaucoup d'autres jeunes systèmes stellaires présentent des caractéristiques similaires, poussant les scientifiques à explorer leurs origines. Les variations de taille, de nombre et de forme de ces spirales suggèrent différents mécanismes physiques à l'œuvre, comme l’instabilité gravitationnelle ou des influences externes.
Comprendre les origines de ces spirales peut aider les chercheurs à cerner le comportement de la matière dans des environnements variés. La présence d'une étoile compagne massive ou d'autres forces externes peut également jouer un rôle dans la formation du disque et influencer la formation de structures comme des spirales.
L’avenir des cumuls et leur destin
Quant à ce qui arrive aux cumuls formés par l’instabilité gravitationnelle, plusieurs possibilités existent. Certains cumuls peuvent se désintégrer et retourner dans la matière environnante après un court laps de temps, tandis que d'autres peuvent fusionner en corps plus grands, menant à la formation de planètes.
De nombreuses études ont examiné les résultats potentiels de ces cumuls, en se concentrant sur la façon dont ils interagissent les uns avec les autres et leur environnement. À mesure que certains cumuls fusionnent, cela pourrait conduire à une accrétion rapide sur une étoile centrale, provoquant des éclats d'énergie.
Le cas de l’éruption de V960 Mon
Le timing de l’éruption de V960 Mon est significatif, car il coïncide avec les observations des cumuls et des structures spiralées. Cette connexion suggère que l’éruption pourrait déclencher les processus menant à la formation de planètes. Comprendre cette relation peut éclairer la dynamique des jeunes objets stellaires et comment ils influencent leur environnement.
Les chercheurs sont motivés pour étudier plus d'étoiles FU Orionis et les matériaux les entourant lors des événements d'éruptions pour rassembler des preuves supplémentaires. En étudiant les caractéristiques de ces environnements, les scientifiques peuvent approfondir leur compréhension des mécanismes derrière la formation des planètes.
Conclusion et implications pour la formation des planètes
Les observations autour de V960 Mon ouvrent de nouvelles possibilités pour comprendre la formation des planètes. Les structures complexes révélées par les techniques d’imagerie montrent que l’instabilité gravitationnelle peut contribuer de manière significative à la formation des planètes dans les disques protoplanétaires.
À mesure que les scientifiques continuent d’étudier les environnements autour des jeunes étoiles, ils vont probablement découvrir encore plus d'aperçus sur la manière dont les planètes se forment et les rôles que différents processus jouent. De futures observations de ces étoiles similaires seront critiques pour renforcer ou remettre en question les théories actuelles, élargissant notre compréhension du cosmos et des origines des systèmes planétaires.
En analysant des objets comme V960 Mon, les chercheurs peuvent reconstituer le puzzle de la formation de notre propre système solaire, fournissant un contexte plus large pour notre place dans l'univers. Cet effort continu va non seulement nous aider à comprendre comment les planètes naissent, mais aussi comment elles évoluent avec le temps et quelles conditions mènent à la création de systèmes complexes capables de supporter la vie.
Titre: Spirals and clumps in V960 Mon: signs of planet formation via gravitational instability around an FU Ori star?
Résumé: The formation of giant planets has traditionally been divided into two pathways: core accretion and gravitational instability. However, in recent years, gravitational instability has become less favored, primarily due to the scarcity of observations of fragmented protoplanetary disks around young stars and low occurrence rate of massive planets on very wide orbits. In this study, we present a SPHERE/IRDIS polarized light observation of the young outbursting object V960 Mon. The image reveals a vast structure of intricately shaped scattered light with several spiral arms. This finding motivated a re-analysis of archival ALMA 1.3 mm data acquired just two years after the onset of the outburst of V960 Mon. In these data, we discover several clumps of continuum emission aligned along a spiral arm that coincides with the scattered light structure. We interpret the localized emission as fragments formed from a spiral arm under gravitational collapse. Estimating the mass of solids within these clumps to be of several Earth masses, we suggest this observation to be the first evidence of gravitational instability occurring on planetary scales. This study discusses the significance of this finding for planet formation and its potential connection with the outbursting state of V960 Mon.
Auteurs: P. Weber, S. Pérez, A. Zurlo, J. Miley, A. Hales, L. Cieza, D. Principe, M. Cárcamo, A. Garufi, Á. Kóspál, M. Takami, J. Kastner, Z. Zhu, J. Williams
Dernière mise à jour: 2023-07-25 00:00:00
Langue: English
Source URL: https://arxiv.org/abs/2307.13433
Source PDF: https://arxiv.org/pdf/2307.13433
Licence: https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
Changements: Ce résumé a été créé avec l'aide de l'IA et peut contenir des inexactitudes. Pour obtenir des informations précises, veuillez vous référer aux documents sources originaux dont les liens figurent ici.
Merci à arxiv pour l'utilisation de son interopérabilité en libre accès.
Liens de référence
- https://www.cosmos.esa.int/gaia
- https://www.cosmos.esa.int/web/gaia/dpac/consortium
- https://github.com/yemsnucleus/V960_Mon_ApJL
- https://github.com/yemsnucleus/V960
- https://doi.org/#1
- https://ascl.net/#1
- https://arxiv.org/abs/#1
- https://doi.org/10.1016/j.ascom.2017.11.003
- https://github.com/jjtobin/auto_selfcal
- https://github.com/jjtobin/auto
- https://github.com/miguelcarcamov/gpuvmem
- https://www.ctan.org/pkg/natbib